KR102176906B1

KR102176906B1 - 아스콘 악취제거장치 및 방법

Info

Publication number: KR102176906B1
Application number: KR1020190044080A
Authority: KR
Inventors: 이지익
Original assignee: 인성에이앤티 주식회사
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2020-11-10
Also published as: KR20200121937A

Abstract

본 발명은 아스콘 악취제거장치 및 방법에 관한 것으로서, 그 장치는 일단부가 악취배출시설과 연통되어 악취를 유입하고 타단부가 스택과 연결되어 필터링된 악취를 외부로 배출시키며 일측에 상기 악취배출시설에서 유입된 악취를 스택으로 안내하는 흡착송풍기가 마련된 흡착라인(10); 상기 흡착라인의 일측에 마련되고 흡착필터를 갖는 농축뱅크(20); 상기 농축뱅크의 흡착라인과 병렬 배열되어 상기 농축뱅크와 연통된 폐회로를 구성하며 일측에 탈착송풍기가 마련된 탈착라인(30); 상기 농축뱅크의 유입 및 배출측인 상기 흡착라인에 마련된 복수의 흡착댐퍼(40); 상기 농축뱅크의 유입 및 배출측인 상기 탈착라인에 마련된 복수의 탈착댐퍼(50); 상기 탈착라인의 일측에 마련되어 탈착된 악취의 불순물을 제거하기 위한 촉매와 전기히터 및 열교환기가 구비된 촉매연소기(60);를 포함한다. 따라서, 대풍량, 저농도 VOC(Volatile Organic Compounds) 가스를 고효율 저비용으로 처리하기 위해, 섬유상활성탄을 이용하여 VOC 가스를 흡착하는 기술과, 포화상태에 도달한 섬유상활성탄을 안전하게 탈착, 재생하는 기술 및 탈착가스에 함유된 고농도의 VOC 가스를 촉매 연소하는 기술을 이용함으로써, 아스콘의 악취배출시설에서 배출되는 악취 내의 휘발성유기화합물(VOC)이나 기타 유해분진을 완벽하게 제거하여 주변의 환경 및 대기오염 방지를 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.

Description

아스콘 악취제거장치 및 방법{APPARATUS FOR REMOVING BAD SMELL OF ASCON AND METHOD THE SAME}

본 발명은 아스콘 악취제거장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아스콘의 악취배출시설에서 배출되는 악취 내의 휘발성유기화합물이나 기타 유해분진을 하나의 일괄된 시스템으로 완벽하게 제거하기 위한 아스콘 악취제거장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound : VOC)은 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상 유기화합물을 말한다. 휘발성 유기화합물은 대기 중에서 질소산화물과 공존하면 햇빛의 작용으로 광화학반응을 일으켜 오존 및 팬(PAN : Peroxyacetyl Nitrate) 등 광화학 산화성 물질을 생성시켜 광화학 스모그를 유발하며 지구온난화와 성층권 오존층 파괴의 원인이 되고 악취를 일으키기도 한다.

휘발성 유기화합물은 일반적으로 연료의 불완전 연소와 석유류 제품, 유기 용제 및 페인트의 증발, 그 외에도 자동차, 석유정제, 석유화학 제조시설, 저유소, 세탁소, 도료 제조 시설, 인쇄용 잉크 제조 시설, 소규모 유기 용제 사용시설, 도로 포장시설, 인쇄 및 각종 도장 시설 등이 주요 배출원으로 알려져 있다.

이러한 휘발성 유기화합물은 환경과 인체에 큰 영향을 끼치므로 대부분의 국가들이 배출을 줄이기 위하여 정책적으로 노력하고 있다.

국내에서는 대기환경보전법에 근거하여 휘발성 유기화합물의 배출에 대한 규제가 계속 강화되어 왔다.

현재 국내의 휘발성 유기화합물에 대한 법적 규제는 대기보전특별대책지역(울산/온산공단, 여수공단)과 대기환경규제지역(수도권, 광양, 부산, 대구)의 10개 업종, 37개 규제 대상 물질에 한하여 적용되고 있으나 대기 질이 악화됨에 따라 지속적으로 강화되고 있는 실정이다.

특히 대표적인 휘발성 유기화합물 배출시설인 도장 시설의 경우 대기 오염 물질 배출 시설로 규정되어 2005. 1. 1.부터 규제 대상 지역이 전국으로 확대되고 배출허용기준이 총탄화수소(Total Hydrocarbon : THC)에 대해 배출 시설 규모에 따라 50 내지 100ppm 이하로 강화되었다.

한편 대대수의 휘발성 유기화합물 배출 시설은 악취 배출 시설에 해당하여 악취방지법의 규제를 동시에 받게 되며, 생활의 질이 향상됨에 따라 이에 대한 규제가 점차 강화되고 있는 실정이다.

종래 휘발성 유기화합물의 처리 기술로는 흡착, 흡수, 응축, 열 소각, 촉매 산화, 미생물 여과 기술 등이 존재하였다.

흡착방법은 흡착 성능이 우수한 입상 활성탄을 이용하여 휘발성 유기화합물을 흡착하는 방법이다.

흡수 방법은 산 및 알칼리흡수제를 이용하여 휘발성 유기화합물을 제거하는 방법이다.

응축 방법은 응축 장치를 이용하여 용제를 회수하는 방법이다.

열 소각 방법은 휘발성 유기화합물을 직접 연소시켜 이를 제거하는 방법이다.

촉매 산화 방법은 촉매를 이용하여 낮은 반응 온도에서 휘발성 유기화합물을 산화시켜 제거하는 방법이다.

마지막으로 미생물 여과 방법은 미생물을 이용하여 휘발성 유기화합물을 여과 처리하는 방법이다.

그런데, 종래의 휘발성 유기화합물의 처리 방법은 제거 효율, 처리 속도 및 처리 용량, 시설비, 운전비 및 2차 오염발생 등의 문제점이 존재하였다. 특히 휘발성 유기화합물 배출 시설은 배출 시설의 종류가 다양하고 배기 가스의 특성이 다르며 운전조건의 변화가 심한 특성을 지니는데, 종래의 휘발성 유기화합물 처리 시설은 배출 시설의 특성에 적합한 방지 기술이 적용되지 못하여 제거 효율이 낮거나 과도한 시설비나 운전비 등의 문제점이 상존하였다.

종래에 국내에서는 활성탄 농축 장치(AC Tower : Activated Carbon Tower)이나 축열식 연소 장치(RTO : Regenerative Thermal Oxidizer) 또는 축열식 촉매 산화장치(RCO : Regenerative Catalytic Oxidizer)를 이용한 방법이 많이 활용되었다.

활성탄 농축 장치를 이용하는 처리 방식은 휘발성 유기화합물 및 악취 물질을 활성탄의 미세 기공을 이용하여 흡착하여 제거하는 방식으로서, 초기 시설비가 저렴하고 장치가 간단하여 운전이 용이하다는 장점은 있으나 제거 효율이 낮고 활성탄 교체 비용이 과도하게 소요되며 압력 손실이 높아 전력이 많이 소모되고 휘발성 유기화합물의 농축으로 인한 화재 발생 가능성이 큰 단점이 있다.

한편, 축열식 연소 장치 또는 축열식 촉매 산화장치를 이용하는 처리 방식은 휘발성 유기화합물 및 악취 물질을 고온에서 직접 또는 촉매를 이용하여 연소시키는 방식으로서, 제거 효율이 높고 운전 및 유지관리가 비교적 용이하다는 장점은 있으나 장치가 크고 시설비가 많이 들며 초기 기동이 어렵고 에너지 비용이 과도하게 소모되며 압력손실이 높아 전력이 많이 소모된다는 문제점을 갖고 있었다.

대한민국 특허출원 제10-2007-37310호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로써, 대풍량, 저농도 VOC(Volatile Organic Compounds) 가스를 고효율 저비용으로 처리하기 위해, 섬유상활성탄을 이용하여 VOC 가스를 흡착하는 기술과, 포화상태에 도달한 섬유상활성탄을 안전하게 탈착, 재생하는 기술 및 탈착가스에 함유된 고농도의 VOC 가스를 촉매 연소하는 기술을 통해 아스콘의 악취배출시설에서 배출되는 악취 내의 휘발성유기화합물이나 기타 유해분진을 완벽하게 제거하기 위한 아스콘 악취제거장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거장치는 일단부가 악취배출시설과 연통되어 악취를 유입하고 타단부가 스택과 연결되어 필터링된 악취를 외부로 배출시키며 일측에 상기 악취배출시설에서 유입된 악취를 스택으로 안내하는 흡착송풍기가 마련된 흡착라인; 상기 흡착라인의 일측에 마련되고 흡착필터를 갖는 농축뱅크; 상기 농축뱅크의 흡착라인과 병렬 배열되어 서로 격리되고 상기 농축뱅크와 연통된 폐회로를 구성하며 일측에 탈착송풍기가 마련된 탈착라인; 상기 농축뱅크의 유입 및 배출측인 상기 흡착라인에 마련된 복수의 흡착댐퍼; 상기 농축뱅크의 유입 및 배출측인 상기 탈착라인에 마련된 복수의 탈착댐퍼; 및 상기 탈착라인의 일측에 마련되어 탈착된 악취의 불순물을 제거하기 위한 촉매와 전기히터 및 열교환기가 구비된 촉매연소기;를 포함하고, 상기 탈착라인은 일측에 탈착공정 전 상기 촉매의 온도를 적정반응온도로 승온시키기 위해 상기 탈착송풍기 및 상기 촉매연소기와 연통되어 폐회로를 구성한 상태로 초기승온공정을 수행하기 위한 초기승온라인이 더 마련되되, 상기 초기승온공정은, 상기 탈착송풍기를 통해 공기가 상기 촉매연소기의 상기 열교환기, 상기 전기히터, 상기 촉매, 상기 열교환기 순으로 거친 다음 폐회로인 상기 초기승온라인을 따라 순환되어 다시 상기 촉매연소기로 안내되는 순환과정이 상기 촉매연소기의 촉매 온도가 적정 반응온도에 도달할 때까지 반복 지속되도록 하며, 상기 초기승온라인은 일측에 일단부가 연결되고 타단부가 스택으로 연결되어 상기 초기승온라인을 순환하면서 열풍이 승온되는 과정에서 부피가 팽창되는 오버플로우가 발생되면 팽창공기를 스택으로 배출하기 위한 팽창공기배출라인이 더 마련되고, 상기 탈착라인은 일측에 일단부가 연결되고 타단부가 스택으로 연결되어 상기 탈착라인을 순환하는 탈착열풍의 온도를 조절하기 위해 외기를 유입하고 일측에 냉각송풍기를 갖는 외기공급라인이 더 마련되며, 상기 흡착라인은 상기 전처리필터로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측에 유입되는 악취의 온도를 낮추어 상기 농축뱅크에서의 필터링 효율을 극대화시키기 위한 냉각기가 더 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거장치에 있어서, 상기 농축뱅크는 상기 악취배출시설로부터 유입되는 악취가 고르게 같은 양으로 분배되어 흡착될 수 있도록 복수개가 병렬로 배열된 것일 수 있다.

삭제

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거장치에 있어서, 상기 농축뱅크는 일측에 상기 농축뱅크와 연통되어 일단부가 상기 스택에 연결되고 타단부가 상기 농축뱅크로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측에 연결된 상태에서 외기를 상기 농축뱅크로 공급, 냉각시키기 위한 냉각라인이 더 마련된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거장치에 있어서, 상기 흡착라인은 상기 농축뱅크로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측에 악취에 포함된 분진을 제거하기 위한 전처리필터가 더 마련된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거장치에 있어서, 상기 흡착라인은 상기 전처리필터로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측에 상기 흡착송풍기에 의한 악취의 배출유속과 상기 흡착라인으로 유입되는 악취의 유입유속을 비교하여 악취의 유입과 배출유속이 일정하게 유지되도록 하기 위한 차압계가 더 마련된 것일 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거방법은 농축뱅크의 흡착댐퍼를 모두 개방하고 탈착댐퍼를 모두 폐쇄한 후 악취배출시설로부터 흡착라인으로 유입된 악취가 흡착송풍기에 의해 농축뱅크를 경유하는 동안 휘발성유기화합물이 흡착되도록 하고 나서 필터링된 공기가 스택을 통해 외부로 배출되도록 하는 흡착공정; 및 상기 흡착공정이 완료된 후 상기 악취배출시설을 정지시킨 다음 상기 흡착댐퍼를 모두 폐쇄하고 상기 탈착댐퍼를 모두 개방한 후 탈착라인을 가동시켜 탈착송풍기에 의해 농축뱅크의 탈착이 진행되고 발생된 탈착가스가 상기 탈착라인 상의 촉매연소기에서 상기 휘발성유기화합물이 완전히 제거될 때까지 반복 순환되도록 하는 탈착재생 및 촉매연소공정;을 포함하고, 상기 탈착재생 및 촉매연소공정은 그 이전에 초기승온라인을 통해 상기 촉매의 온도를 적정반응온도로 승온시키기 위한 초기승온공정이 선행되되, 상기 초기승온공정은, 상기 탈착송풍기를 통해 공기가 상기 촉매연소기의 상기 열교환기, 상기 전기히터, 상기 촉매, 상기 열교환기 순으로 거친 다음 폐회로인 상기 초기승온라인을 따라 순환되어 다시 상기 촉매연소기로 안내되는 순환과정이 상기 촉매연소기의 촉매 온도가 적정 반응온도에 도달할 때까지 반복 지속되도록 하며, 상기 초기승온라인은 일측에 일단부가 연결되고 타단부가 스택으로 연결되어 상기 초기승온라인을 순환하면서 열풍이 승온되는 과정에서 부피가 팽창되는 오버플로우가 발생되면 팽창공기를 스택으로 배출하기 위한 팽창공기배출라인이 더 마련되고, 상기 탈착라인은 일측에 일단부가 연결되고 타단부가 스택으로 연결되어 상기 탈착라인을 순환하는 탈착열풍의 온도를 조절하기 위해 외기를 유입하고 일측에 냉각송풍기를 갖는 외기공급라인이 더 마련되며, 상기 흡착라인은 상기 전처리필터로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측에 유입되는 악취의 온도를 낮추어 상기 농축뱅크에서의 필터링 효율을 극대화시키기 위한 냉각기가 더 마련된 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거방법에 있어서, 상기 농축뱅크는 탈착재생공정에서 가열된 상기 농축뱅크를 별도의 냉각라인을 통해 외기를 유입하여 냉각시키는 공정이 더 마련된 것일 수 있다.

삭제

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거방법에 있어서, 상기 흡착라인은 상기 농축뱅크로 유입 전 위치인 전처리필터를 통해 상기 흡착라인으로 유입된 악취에 포함된 분진을 제거하기 위한 전처리단계가 더 마련된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거방법에 있어서, 상기 흡착라인은 상기 전처리필터로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측의 차압계를 통해 상기 흡착송풍기에 의한 악취의 배출유속과 상기 흡착라인으로 유입되는 악취의 유입유속을 비교하여 악취의 유입과 배출유속이 일정하게 유지되도록 하는 것일 수 있다.

삭제

상기와 같이 기술된 본 발명의 일 실시예인 아스콘 악취제거장치 및 방법은 대풍량, 저농도 VOC(Volatile Organic Compounds) 가스를 고효율 저비용으로 처리하기 위해, 섬유상활성탄을 이용하여 VOC 가스를 흡착하는 기술과, 포화상태에 도달한 섬유상활성탄을 안전하게 탈착, 재생하는 기술 및 탈착가스에 함유된 고농도의 VOC 가스를 촉매 연소하는 기술을 이용함으로써, 아스콘의 악취배출시설에서 배출되는 악취 내의 휘발성유기화합물(VOC)이나 기타 유해분진을 완벽하게 제거하여 주변의 환경 및 대기오염 방지를 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.

보다 상세하게, 섬유상활성탄은 PAN계, 레이온계, 페놀수지계 섬유를 탄화시켜 제조한 것으로 비표면적이 크고, pore의 평균 직경이 작으며, 실제 흡착이 일어나는 micropore가 활성탄 표면에서부터 고르게 배열되어 있기 때문에, 흡착 및 탈착 속도가 매우 빠르고 효율이 높으며, 흡착층의 두께가 얇고 사용량이 적어 흡착열이 축열되지 않고 쉽게 외부로 배출되어 화재발생 가능성이 없고, 이에 따라, 섬유상활성탄을 흡착제로 사용하면, 흡착 및 탈착 효율을 높이고 농축뱅크의 크기를 줄일 수 있으며, 또한, 압력손실이 적어 송풍기 용량을 줄일 수 있고, 흡착제를 재생하여 장기간 사용함으로써 교체비용들 대폭 절감할 수 있으며, 또한, 흡착 시설의 운전 및 유지관리가 용이하게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 활성탄에 흡착된 VOC를 탈착하여 활성탄을 재생하는 공정은 흡착 공정의 역공정으로 온도가 높아지면 VOC 분자가 갖는 운동에너지가 증가하여 흡착제와의 물리적인 결합력보다 커지게 되면서 흡착제에서 떨어져 나오는 원리를 이용한 것으로써, 이후 분리된 VOC를 캐리어가스(carrier gas)로 불어내어 회수하거나 또는 후단의 소각시설을 이용하여 처리할 수 있으며, VOC 가스는 폭발하한계(LEL : Low Explosive Limit) 이상으로 농축될 경우 폭발하거나 화재가 발생할 위험성이 높기 때문에, 흡착제를 탈착, 재생할 때에는 탈착가스의 농도가 LEL의 25%를 넘지 않도록 캐리어가스의 양 및 온도를 제어하는 것이 매우 중요하며, 섬유상활성탄들 탈착, 재생하는 방법에서 고온열풍을 이용함으로써, 탈착농도를 제어할 수 있어 흡착제를 안전하게 탈착, 재생할 수 있고, 또한, 장치의 구조가 간단하고 유지관리비가 저렴하며, 폐수 등 2차 오염물질 발생을 차단할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 저온산화특성 촉매를 이용한 촉매연소기술을 통해 VOC 가스를 250~350ㅀC 정도로 가열한 후 촉매층을 통과시키면 VOC가 무해한 CO2와 H2O로 분해되면서 산화열이 발생되며, 촉매연소기술은 VOC 제거효율이 95~99%로 높고, 압력손실이 적으며, 열소각방식보다 운전온도를 450-500ㅀC 정도 낮출 수 있어 연료비가 대폭 절감됨은 물론 고온에서 발생하는 질소산화물(ThermalNOx)이 발생하지 않으며, Hydrogen Spill Over 현상을 제어하여 촉매 금속의 분산성을 향상시킨 촉매를 사용함으로써 반응온도를 낮추고 촉매의 내구성 및 내피독성을 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거장치의 전체 농축뱅크로 흡착이 이루어지는 과정을 나타낸 전체시설도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거장치의 촉매연소기의 초기승온공정을 나타낸 공정흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거장치의 단일 농축뱅크에 대한 탈착재생 및 촉매연소공정을 나타낸 공정흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거장치의 단일 농축뱅크에 대한 냉각 및 탈착후기공정을 나타낸 공정흐름도이다.

이하, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거장치는 흡착라인(10)과, 농축뱅크(20)과, 탈착라인(30)과, 복수의 흡착댐퍼(40)와, 복수의 탈착댐퍼(50)와, 촉매연소기(60)을 포함한다.

상기 흡착라인(10)은 일단부가 악취배출시설(3)과 연통되어 악취를 유입하고 타단부가 스택(5)과 연결되어 필터링된 악취를 외부로 배출시키며 일측에 상기 악취배출시설(3)에서 유입된 악취를 스택(5)으로 안내하는 흡착송풍기(11)가 마련되어 있다.

상기 농축뱅크(20)는 흡착라인(10)의 일측에 마련되고 흡착필터(섬유상활성탄)(21)를 갖는다.

상기 탈착라인(30)은 농축뱅크(20)의 흡착라인(10)과 병렬 배열되어 서로 격리되고 상기 농축뱅크(20)와 연통된 폐회로를 구성하며 일측에 탈착송풍기(31)가 마련되어 있다.

상기 복수의 흡착댐퍼(40)는 농축뱅크(20)의 유입 및 배출측인 상기 흡착라인(10) 상에 마련되어 농축뱅크(20)를 경유하는 악취의 유량 및 유속 등을 조절하도록 되어 있다.

상기 복수의 탈착댐퍼(50)는 농축뱅크(20)의 유입 및 배출측인 상기 탈착라인(30) 상에 마련되어 농축뱅크(20)를 경유하는 탈착공기의 악취의 유량 및 유속 등을 조절하도록 되어 있다.

상기 촉매연소기(60)는 탈착라인(30)의 일측에 마련되어 탈착된 악취의 불순물을 제거하기 위한 촉매(61)와 전기히터(62) 및 열교환기(63)가 구비되어 있다.

그리고, 상기 탈착라인(30)은 일측에 탈착공정 전 상기 촉매(61)의 온도를 적정반응온도로 승온시키기 위해 상기 탈착송풍기(31) 및 상기 촉매연소기(60)와 연통되어 폐회로를 구성한 상태로 초기승온공정을 수행하기 위한 초기승온라인(70)이 마련되어 있다.

그리고, 상기 초기승온라인(70)은 일측에 이 초기승온라인(70) 상으로 순환되는 열풍의 흐름을 조절하기 위한 촉매순환댐퍼(71)가 마련되어 있고, 타측에 냉기가 상기 촉매연소기(60)로 유입되는 것을 차단하는 냉각방지댐퍼(72)가 마련되어 있다.

그리고, 상기 초기승온라인(70)은 일측에 일단부가 연결되고 타단부가 스택(5)으로 연결되어 상기 초기승온라인(70)을 순환하면서 열풍이 승온되는 과정에서 부피가 팽창되는 오버플로우가 발생되면 팽창공기를 스택(5)으로 배출하기 위한 팽창공기배출라인(80)이 마련되어 있다.

그리고, 상기 탈착라인(30)은 일측에 일단부가 연결되고 타단부가 스택(5)으로 연결되어 상기 탈착라인(30)을 순환하는 탈착열풍의 온도를 조절하기 위해 외기를 유입하고 일측에 냉각송풍기(91)를 갖는 외기공급라인(90)이 마련되어 있다.

그리고, 상기 농축뱅크(20)는 상기 악취배출시설(3)로부터 유입되는 악취가 고르게 같은 양으로 분배되어 각각의 농축뱅크(20)로 흡착될 수 있도록 복수개(본 발명에서는 4개)가 병렬로 배열되어 있다.

그리고, 상기 농축뱅크(20)는 일측에 상기 농축뱅크(20)와 연통되어 일단부가 상기 스택(5)에 연결되고 타단부가 상기 농축뱅크(20)로 유입 전 위치인 상기 흡착라인(10)의 일측에 연결된 상태에서 외기를 상기 농축뱅크(20)로 공급, 냉각시키기 위한 냉각라인(100)이 마련되어 있다.

그리고, 상기 흡착라인(10)은 상기 농축뱅크(20)로 유입 전 위치인 상기 흡착라인(10)의 일측에 악취에 포함된 분진을 제거하기 위한 전처리필터(110)가 마련되어 있다.

그리고, 상기 흡착라인(10)은 상기 전처리필터(110)로 유입 전 위치인 상기 흡착라인(10)의 일측에 상기 흡착송풍기(11)에 의한 악취의 배출유속과 상기 흡착라인(10)으로 유입되는 악취의 유입유속을 비교하여 악취의 유입과 배출유속이 일정하게 유지되도록 하기 위한 차압계(120)가 마련되어 있다.

그리고, 상기 흡착라인(10)은 상기 전처리필터(110)로 유입 전 위치인 상기 흡착라인(10)의 일측에 유입되는 악취의 온도를 낮추어 상기 농축뱅크(20)에서의 필터링 효율을 극대화시키기 위한 냉각기(130)가 마련되어 있다.

이러한 구성에 따른 본 발명의 일 실시예인 아스콘 악취제거장치를 통한 아스콘 악취제거방법을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예인 아스콘 악취제거방법은 농축뱅크(20)의 흡착댐퍼(40)를 모두 개방하고 탈착댐퍼(50)를 모두 폐쇄한 후 악취배출시설(3)로부터 흡착라인(10)으로 유입된 악취가 흡착송풍기(11)에 의해 농축뱅크(20)를 경유하는 동안 휘발성유기화합물이 흡착되도록 하고 나서 필터링된 공기가 스택(5)을 통해 외부로 배출되도록 하는 흡착공정 및 상기 흡착공정이 완료된 후 상기 악취배출시설(3)을 정지시킨 다음 상기 흡착댐퍼(40)를 모두 폐쇄하고 상기 탈착댐퍼(50)를 모두 개방한 후 탈착라인(30)을 가동시켜 탈착송풍기(31)에 의해 농축뱅크(20)의 탈착이 진행되고 발생된 탈착가스가 상기 탈착라인(30) 상의 촉매연소기(60)에서 상기 휘발성유기화합물이 완전히 제거될 때까지 반복 순환되도록 하는 탈착재생 및 촉매연소공정을 포함한다.

그리고, 상기 탈착재생 및 촉매연소공정은 그 이전에 초기승온라인(70)을 통해 상기 촉매(61)의 온도를 적정반응온도로 승온시키기 위한 초기승온공정이 선행된다.

그리고, 상기 초기승온라인(70)은 이 초기승온라인(70)을 순환하면서 열풍이 승온되는 과정에서 부피가 팽창되는 오버플로우가 발생되면 팽창공기배출라인(80)을 통해 팽창공기를 스택으로 배출할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 탈착라인(30)은 일측에 냉각송풍기(91)를 갖는 외기공급라인(90)을 통해 외기를 유입하여 상기 탈착라인(30)을 순환하는 탈착열풍의 온도를 조절할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 농축뱅크(20)는 탈착재생공정에서 가열된 상기 농축뱅크(20)를 별도의 냉각라인(100)을 통해 외기를 유입하여 냉각시킬 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 흡착라인(10)은 상기 농축뱅크(20)로 유입 전 위치인 전처리필터(110)를 통해 상기 흡착라인(10)으로 유입된 악취에 포함된 분진을 제거할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 흡착라인(10)은 상기 전처리필터(110)로 유입 전 위치인 상기 흡착라인(10)의 일측의 차압계(120)를 통해 상기 흡착송풍기(11)에 의한 악취의 배출유속과 상기 흡착라인(10)으로 유입되는 악취의 유입유속을 비교하여 악취의 유입과 배출유속이 일정하게 유지되도록 되어 있다.

그리고, 상기 흡착라인은 상기 전처리필터로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측의 냉각기를 통해 유입되는 악취의 온도를 낮추어 상기 농축뱅크에서의 필터링 효율이 극대화되도록 되어 있다.

이러한 본 발명의 일 실시예인 아스콘 악취제거장치 및 방법을 통한 공정 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 도 1을 참조하여, 아스콘 제조시에는 악취배출시설(3)에서 배출되는 악취가 복수의 농축뱅크(20)의 흡착필터(21)에 의해 휘발성유기화합물이 흡착되는 공정이 진행된다.

그리고, 아스콘 제조라인이 정지되고 나면 비로소 후행되는 탈착공정 등이 수행된다.

이러한 본 발명의 흡착공정 이후의 공정에 대해서는 아래와 같이 3단계로 분리하여 살펴본다.

(가） 흡착공정 및 촉매연소기 초기승온공정

악취배출시설(3)에서 작업이 시작되면서 VOC 방지시설이 구동되면 흡착공정과 촉매연소기의 초기승온공정이 동시에 진행될 수도 있고, 또는 흡착공정이 정지된 상태에서 초기승온공정(도 2)만이 수행될 수 있다.

도 1 및 도 2는, 흡착공정과 촉매연소기 초기승온공정(촉매연소기를 처음 기동할 때 촉매의 온도를 적정 반응온도（300ㅀC）까지 승온하는 공정)을 나타낸 공정흐름도이다.

도 1에서와 같이, VOC를 흡착하는 공정의 처리흐름은 다음과 같다.

① 제어 패널의 시작 버튼을 누르거나 혹은 배출시설로부터 작업 시작 신호를 받아 흡착공정을 시작한다.

② 농축뱅크(20)의 흡착댐퍼(40)를 열고, 탈착댐퍼(50)를 닫는다.

③ 흡착송풍기(11)가 구동되면서 악취배출시설(3)로부터 VOC 가스가 전처리필터(110)를 거치면서 분진이 제거되고, 농축뱅크(20)로 유입되어 섬유상활성탄 카트리지를 통과하면서 VOC가 흡착된 후 흡착송풍기(11) 및 스택(5)을 통해 외부로 배출된다.

④ 흡착공정이 종료되면 자동(콘트롤러) 혹은 수동으로 다음 공정인 탈착, 재생공정으로 전환된다.

그리고, 도 2에서와 같이, 촉매연소기(60)의 초기승온공정은 승온시간을 줄이고 승온에 필요한 에너지비용을 절감하기 위하여 열풍이 자체 순환되도록 구성되어 있으며, 공정의 처리흐름은 다음과 같다.

스택으로 연결된 가는 일점쇄선은 내부 순환시 공기 팽창으로 오버플로우되는 기류가 배출되는 것들 나타낸 것이다.

① 시스템이 가동되면 촉매연소기(60)의 초기승온공정이 자동으로 시작된다.

② 촉매순환댐퍼(71)를 열고, 탈착댐퍼(50)를 닫는다.

③ 버너가 자동으로 점화되고 탈착송풍기(31)가 구동되면서 열풍이 자체 순환되기 시작한다.

④ 열풍이 승온되면서 부피가 팽창되어 오버플로우가 발생되면 팽창공기배출라인(80)을 통해 스택(5)으로 배출된다.

⑤ 촉매연소기(60) 온도가 적정 반응온도（300ㅀC）에 도달하면 탈착, 재생 및 촉매연소공정으로 자동 전환되며, 이때 촉매순환댐퍼(71)는 닫히고 탈착댐퍼(50)는 열린다.

（나）탈착, 재생 및 촉매연소공정

흡착공정이 종료되면 농축뱅크(20)는 탈착, 재생공정으로 자동 또는 수동 전환되며, 탈착, 재생공정에서 배출되는 고농도의 VOC가스는 촉매연소공정을 거쳐 처리된다.

도 3은 탈착, 재생 및 촉매연소 공정의 공정 흐름도이다.

굵은 실선은 탈착, 재생 및 촉매연소 공정을, 굵은 점선은 탈착열풍의 온도를 제어하기 위하여 외기를 공급하는 흐름을 나타낸 것이다.

① 촉매연소기(60)의 초기승온공정이 종료되면 탈착, 재생공정이 자동으로 시작된다.

② 촉매순환댐퍼(71)가 닫히고, 탈착댐퍼(50)가 열린다.

③ 촉매연소기(60)에서 배출되는 열풍이 농축뱅크(20)로 유입되면서 섬유상활성탄에 흡착된 VOC가 탈착되기 시작하고 탈착가스는 촉매연소기(60)를 통과하면서 VOC가 처리된 후 다시 탈착열풍으로 재순환되는 과정이 탈착, 재생 공정이 종료될 때까지 일정시간 동안 계속 반복된다.

그리고, 탈착열풍의 온도는 온도제어 프로그램에 의하여 제어되며 냉각송풍기(91)에 의하여 공급되는 외기의 양을 조절하여 탈착열풍의 온도를 조정한다.

여기서, 탈착열풍의 온도는 단계적으로 서서히 승온되다가 탈착 최고온도를 일정시간 유지하도록 구성되어 있다.

또한 탈착열풍의 양은 촉매연소기(60)에 설치된 온도센서(미도시)로부터 신호를 받아 인버터로 송풍기의 회전수를 조절하여 제어하며 탈착가스의 온도가 낮은 초기에는 적게 하고 탈착열풍의 온도 및 농도가 높아짐에 따라 증가되도록 구성되어 있다.

④ 탈착, 재생 및 촉매연소 공정이 종료되면 다음 공정인 냉각공정으로 자동 전환된다.

（다）냉각 및 탈착후기공정

모든 흡착제는 온도가 높으면 흡착효율이 떨어지는 특성을 지닌다.

따라서 탈착, 재생공정에서 가열된 섬유상활성탄 및 농축뱅크(20)를 냉각시켜야 한다.

도 4는 냉각공정의 공정 흐름도이다. 굵은 실선은 냉각공정의 흐름을 나타낸 것이다.

섬유상활성탄 및 농축뱅크(20)를 냉각하는 공정의 처리흐름은 다음과 같다.

① 탈착, 재생 공정이 종료되면 온도제어 프로그램에 의해 냉각공정이 자동으로 시작된다.

② 외기 유입으로 인한 촉매연소기(60)의 온도 저하를 막기 위해 촉매순환댐퍼(71) 및 냉각방지댐퍼(72)를 닫고, 탈착댐퍼(50) 및 냉각댐퍼(101)를 연다.

③ 탈착송풍기(31) 및 냉각송풍기(91)에 의해 스택(5)으로부터 외기가 농축뱅크(20)로 공급되면서 섬유상활성탄 및 농축뱅크(20)가 냉각되기 시작한다. 냉각가스는 냉각 초기 고온에서 일부 탈착되는 VOC를 제거하기 위해 촉매연소기(60)를 거쳐 처리된다.

④ 온도제어프로그램에 의해 냉각공정이 종료되면 그 다음 농축뱅크(20)에 대한 상기 공정들이 순차적으로 수행된다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 아스콘 악취제거장치 및 방법은 대풍량, 저농도 VOC(Volatile Organic Compounds) 가스를 고효율 저비용으로 처리하기 위해, 섬유상활성탄을 이용하여 VOC 가스를 흡착하는 기술과, 포화상태에 도달한 섬유상활성탄을 안전하게 탈착, 재생하는 기술 및 탈착가스에 함유된 고농도의 VOC 가스를 촉매 연소하는 기술을 이용함으로써, 아스콘의 악취배출시설에서 배출되는 악취 내의 휘발성유기화합물(VOC)이나 기타 유해분진을 완벽하게 제거하여 주변의 환경 및 대기오염 방지를 도모할 수 있게 된다.

즉, 섬유상활성탄은 PAN계, 레이온계, 페놀수지계 섬유를 탄화시켜 제조한 것으로 비표면적이 크고, pore의 평균 직경이 작으며, 실제 흡착이 일어나는 micropore가 활성탄 표면에서부터 고르게 배열되어 있기 때문에, 흡착 및 탈착 속도가 매우 빠르고 효율이 높으며, 흡착층의 두께가 얇고 사용량이 적어 흡착열이 축열되지 않고 쉽게 외부로 배출되어 화재발생 가능성이 없고, 이에 따라, 섬유상활성탄을 흡착제로 사용하면, 흡착 및 탈착 효율을 높이고 농축뱅크의 크기를 줄일 수 있으며, 또한, 압력손실이 적어 송풍기 용량을 줄일 수 있고, 흡착제를 재생하여 장기간 사용함으로써 교체비용들 대폭 절감할 수 있으며, 또한, 흡착 시설의 운전 및 유지관리가 용이하게 된다.

그리고, 활성탄에 흡착된 VOC를 탈착하여 활성탄을 재생하는 공정은 흡착 공정의 역공정으로 온도가 높아지면 VOC 분자가 갖는 운동에너지가 증가하여 흡착제와의 물리적인 결합력보다 커지게 되면서 흡착제에서 떨어져 나오는 원리를 이용한 것으로써, 이후 분리된 VOC를 캐리어가스(carrier gas)로 불어내어 회수하거나 또는 후단의 소각시설을 이용하여 처리할 수 있으며, VOC 가스는 폭발하한계(LEL : Low Explosive Limit) 이상으로 농축될 경우 폭발하거나 화재가 발생할 위험성이 높기 때문에, 흡착제를 탈착, 재생할 때에는 탈착가스의 농도가 LEL의 25%를 넘지 않도록 캐리어가스의 양 및 온도를 제어하는 것이 매우 중요하며, 섬유상활성탄들 탈착, 재생하는 방법에서 고온열풍을 이용함으로써, 탈착농도를 제어할 수 있어 흡착제를 안전하게 탈착, 재생할 수 있고, 또한, 장치의 구조가 간단하고 유지관리비가 저렴하며, 폐수 등 2차 오염물질 발생을 차단할 수 있게 된다.

그리고, 저온산화특성 촉매를 이용한 촉매연소기술을 통해 VOC 가스를 250~350ㅀC 정도로 가열한 후 촉매층을 통과시키면 VOC가 무해한 CO2와 H2O로 분해되면서 산화열이 발생되며, 촉매연소기술은 VOC 제거효율이 95~99%로 높고, 압력손실이 적으며, 열소각방식보다 운전온도를 450-500ㅀC 정도 낮출 수 있어 연료비가 대폭 절감됨은 물론 고온에서 발생하는 질소산화물(ThermalNOx)이 발생하지 않으며, Hydrogen Spill Over 현상을 제어하여 촉매 금속의 분산성을 향상시킨 촉매를 사용함으로써 반응온도를 낮추고 촉매의 내구성 및 내피독성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.

3 : 악취배출시설 5 : 스택
10 : 흡착라인 11 : 흡착송풍기
20 : 농축뱅크 21 : 흡착필터
30 : 탈착라인 31 : 탈착송풍기
40 : 흡착댐퍼 50 : 탈착댐퍼
60 : 촉매연소기 61 : 촉매
62 : 전기히터 63 : 열교환기
70 : 초기승온라인 71 : 촉매순환댐퍼
72 : 냉각방지댐퍼 80 : 팽창공기배출라인
90 : 외기공급라인 91 : 냉각송풍기
100 : 냉각라인 101 : 냉각댐퍼
110 : 전처리필터 120 : 차압계
130 : 냉각기

Claims

일단부가 악취배출시설과 연통되어 악취를 유입하고 타단부가 스택과 연결되어 필터링된 악취를 외부로 배출시키며 일측에 상기 악취배출시설에서 유입된 악취를 스택으로 안내하는 흡착송풍기가 마련된 흡착라인;
상기 흡착라인의 일측에 마련되고 흡착필터를 갖는 농축뱅크;
상기 농축뱅크의 흡착라인과 병렬 배열되어 서로 격리되고 상기 농축뱅크와 연통된 폐회로를 구성하며 일측에 탈착송풍기가 마련된 탈착라인;
상기 농축뱅크의 유입 및 배출측인 상기 흡착라인에 마련된 복수의 흡착댐퍼;
상기 농축뱅크의 유입 및 배출측인 상기 탈착라인에 마련된 복수의 탈착댐퍼; 및
상기 탈착라인의 일측에 마련되어 탈착된 악취의 불순물을 제거하기 위한 촉매와 전기히터 및 열교환기가 구비된 촉매연소기;
를 포함하고,
상기 탈착라인은 일측에 탈착공정 전 상기 촉매의 온도를 적정반응온도로 승온시키기 위해 상기 탈착송풍기 및 상기 촉매연소기와 연통되어 폐회로를 구성한 상태로 초기승온공정을 수행하기 위한 초기승온라인이 더 마련되되,
상기 초기승온공정은, 상기 탈착송풍기를 통해 공기가 상기 촉매연소기의 상기 열교환기, 상기 전기히터, 상기 촉매, 상기 열교환기 순으로 거친 다음 폐회로인 상기 초기승온라인을 따라 순환되어 다시 상기 촉매연소기로 안내되는 순환과정이 상기 촉매연소기의 촉매 온도가 적정 반응온도에 도달할 때까지 반복 지속되도록 하며,
상기 초기승온라인은 일측에 일단부가 연결되고 타단부가 스택으로 연결되어 상기 초기승온라인을 순환하면서 열풍이 승온되는 과정에서 부피가 팽창되는 오버플로우가 발생되면 팽창공기를 스택으로 배출하기 위한 팽창공기배출라인이 더 마련되고,
상기 탈착라인은 일측에 일단부가 연결되고 타단부가 스택으로 연결되어 상기 탈착라인을 순환하는 탈착열풍의 온도를 조절하기 위해 외기를 유입하고 일측에 냉각송풍기를 갖는 외기공급라인이 더 마련되며,
상기 흡착라인은 상기 농축뱅크로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측에 악취에 포함된 분진을 제거하기 위한 전처리필터 및 상기 전처리필터로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측에 유입되는 악취의 온도를 낮추어 상기 농축뱅크에서의 필터링 효율을 극대화시키기 위한 냉각기가 더 마련된 것을 특징으로 하는 아스콘 악취제거장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 농축뱅크는 상기 악취배출시설로부터 유입되는 악취가 고르게 같은 양으로 분배되어 흡착될 수 있도록 복수개가 병렬로 배열된 것을 특징으로 하는 아스콘 악취제거장치.
제1항에 있어서,
상기 농축뱅크는 일측에 상기 농축뱅크와 연통되어 일단부가 상기 스택에 연결되고 타단부가 상기 농축뱅크로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측에 연결된 상태에서 외기를 상기 농축뱅크로 공급, 냉각시키기 위한 냉각라인이 더 마련된 것을 특징으로 하는 아스콘 악취제거장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 흡착라인은 상기 전처리필터로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측에 상기 흡착송풍기에 의한 악취의 배출유속과 상기 흡착라인으로 유입되는 악취의 유입유속을 비교하여 악취의 유입과 배출유속이 일정하게 유지되도록 하기 위한 차압계가 더 마련된 것을 특징으로 하는 아스콘 악취제거장치.
농축뱅크의 흡착댐퍼를 모두 개방하고 탈착댐퍼를 모두 폐쇄한 후 악취배출시설로부터 흡착라인으로 유입된 악취가 흡착송풍기에 의해 농축뱅크를 경유하는 동안 휘발성유기화합물이 흡착되도록 하고 나서 필터링된 공기가 스택을 통해 외부로 배출되도록 하는 흡착공정; 및
상기 흡착공정이 완료된 후 상기 악취배출시설을 정지시킨 다음 상기 흡착댐퍼를 모두 폐쇄하고 상기 탈착댐퍼를 모두 개방한 후 탈착라인을 가동시켜 탈착송풍기에 의해 농축뱅크의 탈착이 진행되고 발생된 탈착가스가 상기 탈착라인 상에 마련되고, 촉매, 전기히터 및 열교환기를 구비하는 촉매연소기에서 상기 휘발성유기화합물이 완전히 제거될 때까지 반복 순환되도록 하는 탈착재생 및 촉매연소공정;
을 포함하고,
상기 탈착재생 및 촉매연소공정은 그 이전에 초기승온라인을 통해 상기 촉매의 온도를 적정반응온도로 승온시키기 위한 초기승온공정이 선행되되,
상기 초기승온공정은, 상기 탈착송풍기를 통해 공기가 상기 촉매연소기의 상기 열교환기, 상기 전기히터, 상기 촉매, 상기 열교환기 순으로 거친 다음 폐회로인 상기 초기승온라인을 따라 순환되어 다시 상기 촉매연소기로 안내되는 순환과정이 상기 촉매연소기의 촉매 온도가 적정 반응온도에 도달할 때까지 반복 지속되도록 하며,
상기 초기승온라인은 일측에 일단부가 연결되고 타단부가 스택으로 연결되어 상기 초기승온라인을 순환하면서 열풍이 승온되는 과정에서 부피가 팽창되는 오버플로우가 발생되면 팽창공기를 스택으로 배출하기 위한 팽창공기배출라인이 더 마련되고,
상기 탈착라인은 일측에 일단부가 연결되고 타단부가 스택으로 연결되어 상기 탈착라인을 순환하는 탈착열풍의 온도를 조절하기 위해 외기를 유입하고 일측에 냉각송풍기를 갖는 외기공급라인이 더 마련되며,
상기 흡착라인은 상기 농축뱅크로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측에 악취에 포함된 분진을 제거하기 위한 전처리필터 및 상기 전처리필터로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측에 유입되는 악취의 온도를 낮추어 상기 농축뱅크에서의 필터링 효율을 극대화시키기 위한 냉각기가 더 마련된 것을 특징으로 하는 아스콘 악취제거방법.
삭제
제7항에 있어서,
상기 농축뱅크는 탈착재생공정에서 가열된 상기 농축뱅크를 별도의 냉각라인을 통해 외기를 유입하여 냉각시키는 공정이 더 마련된 것을 특징으로 하는 아스콘 악취제거방법.
삭제
제7항에 있어서,
상기 흡착라인은 상기 전처리필터로 유입 전 위치인 상기 흡착라인의 일측의 차압계를 통해 상기 흡착송풍기에 의한 악취의 배출유속과 상기 흡착라인으로 유입되는 악취의 유입유속을 비교하여 악취의 유입과 배출유속이 일정하게 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 아스콘 악취제거방법.